JP2003278605A - ガスエンジンとその運転方法 - Google Patents

ガスエンジンとその運転方法

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JP2003278605A
JP2003278605A JP2002084455A JP2002084455A JP2003278605A JP 2003278605 A JP2003278605 A JP 2003278605A JP 2002084455 A JP2002084455 A JP 2002084455A JP 2002084455 A JP2002084455 A JP 2002084455A JP 2003278605 A JP2003278605 A JP 2003278605A
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gas engine
pressure
engine
rotation speed
stop
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Atsushi Hokiyama
惇 甫喜山
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Shinko Electric Co Ltd
Original Assignee
Shinko Electric Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 失火状態を早急に検知して、健全性を維持す
る。 【解決手段】 燃料ガスと空気とをミキサー2により混
合した後に、マニホールド4を介して各シリンダ3に分
配供給し、各シリンダ3において燃焼させることにより
回転機9を回転させるガスエンジン1であって、マニホ
ールド4内部の圧力を検出する圧力検出手段11と、ガ
スエンジン1の出力軸5の回転数を検出する回転数検出
手段12と、圧力検出手段11により検出された圧力
と、回転数検出手段12により検出された回転数とに基
づいて運転を停止するエンジン停止手段17とを備える
ガスエンジン1を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ガスエンジンに
関し、特に、失火現象の発生を防止できるガスエンジン
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、燃料ガスと空気とを混合し
て、燃焼室であるシリンダ内に供給し、点火プラグの作
動によって燃焼させることにより、回転機を回転させる
ガスエンジンが使用されている。ガスエンジンには、ミ
キサーと吸気マニホールドとが設けられている。ミキサ
ーは燃料ガスと空気とを混合し、吸気マニホールドは、
ミキサー内で混合された混合ガスを各シリンダ内に分配
供給するように機能する。
【0003】回転機は、例えば、発電機であって、ガス
エンジンによって一定の出力で運転されるようになって
いる。ガスエンジンの出力軸には、回転数検出器が取り
付けられている。また、発電機には、その出力を検出す
るための電力計が接続されている。そして、ガスエンジ
ンを運転することによる発電中は、回転数検出器と電力
計からの検出信号が、制御盤の盤面に表示され、その運
転状態を監視することができるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなガスエンジンは、NOxの発生を防止するために、
燃焼温度を下げる必要性から、燃料ガス量に対する空気
量の割合を高くすることにより、いわゆる希薄燃焼状態
にて運転される。したがって、始動時の着火性が悪いと
いう問題がある。そのうえ、低温始動時においては、ガ
スエンジン自体が低温状態になっているために、さらに
着火性が悪く、着火したりしなかったりする状態が繰り
返される、いわゆる失火状態となる場合がある。
【0005】失火状態となると、着火と失火との繰り返
しにより、ガスエンジンが異常振動を生ずる。そして、
この失火状態を放置すると、ガスエンジンおよびその周
辺装置のの健全性が損なわれるので、これを素早く検知
して、エンジンを停止する必要がある。
【0006】ところが、始動時のようにガスエンジンの
回転数が過渡的に変化する状況では、回転数が低いこと
が、失火現象によって生じているのか否かを判断するこ
とが困難である。そこで、失火状態であることを早急に
検出して、運転を停止することができるガスエンジンと
その運転方法を提供することが望まれている。
【0007】この発明は、上述した事情に鑑みてなされ
たものであって、失火状態を早急に検知して、健全性を
維持することができるガスエンジンおよびその運転方法
を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、以下の手段を提案している。請求項1
に係る発明は、燃料ガスと空気とをミキサーにより混合
した後に、マニホールドを介して各シリンダに分配供給
し、各シリンダにおいて燃焼させることにより回転機を
回転させるガスエンジンであって、マニホールド内部の
圧力を検出する圧力検出手段と、ガスエンジンの出力軸
の回転数を検出する回転数検出手段と、前記圧力検出手
段により検出された圧力と、前記回転数検出手段により
検出された回転数とに基づいて運転を制御する運転制御
手段とを備えるガスエンジンを提案している。
【0009】この発明によれば、圧力検出手段の作動に
より、マニホールド内部の圧力が検出されるので、シリ
ンダに供給される混合気の圧力上昇により、シリンダ内
の燃焼状態を間接的に確認することが可能となる。しか
しながら、マニホールド内部の圧力状態は、ガスエンジ
ンの始動時には比較的高いのでマニホールド内部の圧力
状態だけでは、ガスエンジンの失火状態を判断すること
ができない。そこで、回転数検出手段の作動により、エ
ンジンの出力軸の回転数を検出し、マニホールド内部の
圧力とガスエンジンの出力軸の回転数の両方に基づいて
運転制御手段を作動させる。これにより、ガスエンジン
の失火状態を的確に認識して、ガスエンジンの運転状態
を制御し、ガスエンジンを保護することが可能となる。
【0010】請求項2に係る発明は、請求項1に記載の
ガスエンジンにおいて、前記運転制御手段が運転を停止
させるエンジン停止手段であるガスエンジンを提供す
る。この発明によれば、マニホールド内部の圧力とガス
エンジンの出力軸の回転数の両方に基づいてエンジンを
停止させるので、ガスエンジンの失火状態を的確に認識
して、ガスエンジンを保護することが可能となる。
【0011】請求項3に係る発明は、請求項2に記載の
ガスエンジンにおいて、一定出力となるように運転する
ガスエンジンであって、エンジン停止手段が、停止圧力
しきい値と、停止回転数しきい値とを備え、検出された
圧力が停止圧力しきい値を超え、かつ、検出された回転
数が停止回転数しきい値を下回ったときに、運転を停止
するガスエンジンを提案している。
【0012】この発明によれば、マニホールド内の圧力
が停止圧力しきい値を超え、かつ、出力軸の回転数が停
止回転数しきい値を下回ったときに、エンジン停止手段
が作動させられて、ガスエンジンの運転が停止される。
すなわち、所定のしきい値との比較によって、簡易に失
火状態を検出することが可能となる。
【0013】請求項4に係る発明は、燃料ガスと空気と
をミキサーにより混合した後に、マニホールドを介して
各シリンダに分配供給し、各シリンダにおいて燃焼させ
ることにより回転機を回転させるガスエンジンの運転方
法であって、マニホールド内部の圧力が所定のしきい値
を超え、かつ、ガスエンジンの出力軸の回転数が所定の
しきい値を下回ったときに、運転を停止するガスエンジ
ンの運転方法を提案している。
【0014】この発明によれば、マニホールド内の圧力
と、ガスエンジンの出力軸の回転数とを所定のしきい値
と比較するだけで、簡易にガスエンジンの失火状態を検
出することができ、当該失火状態が継続することにより
発生する振動等からガスエンジンを保護することが可能
となる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態に係る
ガスエンジンとその運転方法について、図面を参照して
説明する。本実施形態に係るガスエンジン1は、発電用
のガスエンジン1であって、図1に示されているよう
に、燃料ガスと空気とを混合するミキサー2と、燃料ガ
スと空気との混合気を燃焼させるシリンダ3と、前記ミ
キサー2内において混合された混合気を前記シリンダ3
内に分配供給するマニホールド4と、シリンダ3に図示
しないピストン・クランクシャフト等を介して連結され
た出力軸5とを備えている。
【0016】図中、符号6は吸入空気を濾過するエアフ
ィルタ、符号7は吸入空気管路、符号8は燃料ガス管
路、符号9は出力軸5に接続された発電機、符号10は
発電機9に接続された電力計である。
【0017】前記マニホールド4は、内部を負圧に吸引
することにより、ミキサー2内の混合気を吸引してシリ
ンダ3に分配供給する吸引式のマニホールド4である。
該マニホールド4には、内部の圧力を検出するための圧
力センサ11(圧力検出手段)が取り付けられている。
また、前記ガスエンジン1の出力軸5には、該出力軸5
の回転数を検出する回転計12(回転数検出手段)が取
り付けられている。
【0018】これら、電力計10、圧力センサ11およ
び回転計12により検出された電力値、マニホールド4
内の圧力値および出力軸5の回転数は、それぞれ制御装
置13に伝送され、該制御装置13内において処理され
るようになっている。
【0019】前記制御装置13は、電力計10に示され
る発電機9の出力が一定値を示すように燃料ガスの供給
量およびガスエンジン1の点火タイミング等を制御す
る。また、始動時には、発電機9の出力が定常状態とな
るまで、所定の燃焼パターンでガスエンジン1を運転す
るようにプログラムされている。
【0020】また、前記制御装置13には、停止回転数
しきい値Rsと、停止圧力しきい値Psとを記憶する記
憶部14と、前記出力軸5の回転数Rが前記停止回転数
しきい値Rsよりも大きいか否かを比較する回転数比較
部15と、前記マニホールド4内の圧力Pが前記停止圧
力しきい値Psよりも大きいか否かを比較する圧力比較
部16と、これら回転数比較部15および圧力比較部1
6からの信号を受けてガスエンジン1の運転を停止する
か否かを判断する停止判断部17とが備えられている。
【0021】前記回転数比較部15は、例えば、出力軸
5の回転数Rが停止回転数しきい値Rsを下回った場合
に、回転数異常であるとして、停止判断部17に対して
信号Srを出力するように構成されている。また、前記
圧力比較部16は、例えば、マニホールド4内の圧力P
が、停止圧力しきい値Psを超えた場合に、圧力異常で
あるとして、停止判断部17に対して信号を出力Spす
るように構成されている。
【0022】また、前記停止判断部17は、前記回転数
比較部15から出力された回転数異常を示す信号Sr
と、前記圧力比較部16から出力された圧力異常を示す
信号Spとが、両方とも入力されることにより、ガスエ
ンジン1を停止させるよう停止信号Ssを出力する。す
なわち、回転数異常であり、かつ、圧力異常である場合
に、燃料ガスの供給および点火プラグの作動を停止させ
ることになる。
【0023】このように構成された本実施形態に係るガ
スエンジン1の運転方法について、図2のフローチャー
トを参照して説明する。ガスエンジン1が始動されると
(ステップ1)、燃料ガスが供給されるとともに、空気
が吸入され(ステップ2)、燃焼が開始させられる。こ
のとき、圧力センサ11および回転計12により、マニ
ホールド4内の圧力Pおよび出力軸5の回転数Rが検出
される(ステップ3)。
【0024】そして、マニホールド4内の圧力Pが所定
の圧力しきい値Psより高いか否かが判断され(ステッ
プ4)、圧力しきい値Psより低い場合には、圧力Pが
正常であるとして、ステップ3が繰り返される。一方、
マニホールド4内の圧力Pが所定の圧力しきい値Psよ
り高い場合には、圧力異常であるとして、圧力比較部1
6から信号Spが出力され(ステップ5)、その後、出
力軸5の回転数Rが所定の回転数しきい値Rsより高い
か否かが判断される(ステップ6)
【0025】この場合において、出力軸5の回転数Rが
所定の回転数しきい値Rsより高い場合には、正常回転
であるとしてステップ3が繰り返される。一方、出力軸
5の回転数Rが所定の回転数しきい値Rsより低い場合
には、回転数異常であるとして、回転数比較部15から
信号Srが出力され(ステップ7)、停止判断部17か
ら停止信号Ssが出力されることによりガスエンジン1
が停止させられる(ステップ8)。
【0026】このように構成された本実施形態に係るガ
スエンジン1とその運転方法によれば、ガスエンジン1
のマニホールド4の圧力またはガスエンジン1の出力軸
5の回転数の片方だけでは検出できなかったガスエンジ
ン1の失火状態を、マニホールド4の圧力Pおよび出力
軸5の回転数Rの両方を判断することにより、的確に検
出することができるという効果がある。
【0027】その結果、ガスエンジン1の失火状態の発
生が気づかれずに放置されることを防止し、放置された
場合にガスエンジン1に生ずる振動が継続することによ
って、ガスエンジン1やその周辺機器が損傷する等の問
題の発生を未然に防止することができるという効果があ
る。
【0028】また、マニホールド4内部の圧力Pだけ
で、失火状態を判定したのでは、ガスエンジン1を頻繁
に停止させてしまうことになる。すなわち、単に瞬時的
な圧力変動が生じただけで、実際には失火状態ではない
のにガスエンジン1を停止させることにもなり、ガスエ
ンジン1の過保護になるとともに、運転効率が低下する
ばかりでなく、異常確認に要する手間が増大してしまう
ことになる。これに対して、本実施形態に係るガスエン
ジン1とその運転方法によれば、失火状態を適正に判断
してガスエンジン1を停止させることができるので、高
い運転効率を確保しながら、ガスエンジン1を保護し
て、その健全性を維持することができるという効果があ
る。
【0029】なお、本実施形態においては、マニホール
ド4内の圧力Pが上昇したが、出力軸5の回転数Rに異
常がないときは平常運転を繰り返すこととしたが、これ
に代えて、マニホールド4内の圧力が上昇したときには
警報を出して、失火状態の前兆を報知することにしても
よい。また、出力軸5の回転数Rが停止回転数しきい値
Rsを下回ったときに回転数異常であると判断して信号
Srを出力することとしたが、回転数に代えて、発電機
9の出力である電力計10の電力値によって回転数異常
であることを判断してもよいことは言うまでもない。
【0030】
【発明の効果】以上、説明したように、この発明に係る
ガスエンジンとその運転方法によれば、マニホールド内
の圧力上昇と、ガスエンジンの出力軸の回転数低下の両
方を検出したときガスエンジンが失火状態であると判断
してエンジンを停止するので、失火状態にない場合にお
ける頻繁なガスエンジンの停止を防止して、運転効率を
向上することができるとともに、失火状態の継続による
ガスエンジンの振動により、ガスエンジン自体およびそ
の周辺機器に損傷が生ずることを防止することができる
という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施形態に係るガスエンジン
システムを示すブロック図である。
【図2】 図1のガスエンジンシステムにおける失火
検知を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 ガスエンジン 2 ミキサー 3 シリンダ 4 マニホールド 5 出力軸 9 発電機(回転機) 11 圧力センサ(圧力検出手段) 12 回転計(回転数検出手段) 17 エンジン停止部(エンジン停止手段) P 圧力 R 回転数 Ps 停止圧力しきい値 Rs 停止回転数しきい値

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料ガスと空気とをミキサーにより混
    合した後に、マニホールドを介して各シリンダに分配供
    給し、各シリンダにおいて燃焼させることにより回転機
    を回転させるガスエンジンであって、 マニホールド内部の圧力を検出する圧力検出手段と、 ガスエンジンの出力軸の回転数を検出する回転数検出手
    段と、 前記圧力検出手段により検出された圧力と、前記回転数
    検出手段により検出された回転数とに基づいて運転を制
    御する運転制御手段とを備えるガスエンジン。
  2. 【請求項2】 前記運転制御手段が、運転を停止させ
    るエンジン停止手段である請求項1に記載のガスエンジ
    ン。
  3. 【請求項3】 一定出力となるように運転するガスエ
    ンジンであって、 エンジン停止手段が、停止圧力しきい値と、停止回転数
    しきい値とを備え、検出された圧力が停止圧力しきい値
    を超え、かつ、検出された回転数が停止回転数しきい値
    を下回ったときに、運転を停止する請求項2に記載のガ
    スエンジン。
  4. 【請求項4】 燃料ガスと空気とをミキサーにより混
    合した後に、マニホールドを介して各シリンダに分配供
    給し、各シリンダにおいて燃焼させることにより回転機
    を回転させるガスエンジンの運転方法であって、 マニホールド内部の圧力が所定のしきい値を超え、か
    つ、ガスエンジンの出力軸の回転数が所定のしきい値を
    下回ったときに、運転を停止するガスエンジンの運転方
    法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2012105076A1 (ja) * 2011-01-31 2012-08-09 三菱重工業株式会社 ガスエンジンの燃料ガス供給方法および装置
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Effective date: 20050607